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1、·152· 2013年第5期2013年10月SichuanBuildingMaterials第39卷总第175期DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2013.05.071梁桥的健康监测及其剩余寿命预测分析徐凤月(安徽理工大学,安徽淮南232001)摘要:随着经济水平的不断提高,对交通运输能力1梁桥的健康监测的要求也不断提高,而不少现役桥梁已老化或功能退化,再加之不可预测的自然破坏和超载现象,对桥梁结构的安结构健康监测是利用现场的无损传感技术,实时监测全性造成了极大威胁。为减少现役桥梁结构破坏带来的危结构运行状况,采集数据,经处理后再分析评估桥梁的结害
2、,对其进行健康监测和剩余寿命预测显得尤为重要。本构特性及健康状况,并可预测结构剩余使用寿命,以保证文提出了梁式桥的健康监测和剩余寿命预测方法和设计要桥梁正常运行。点,为后续健康监测和寿命预测在梁桥中的应用提供理论1．1健康监测系统依据。桥梁健康监测系统一般分为传感器子系统、数据采集关键词:梁桥;健康监测;神经网络;剩余寿命预测与传输子系统、结构综合状态评价子系统和数据库管理子中图分类号:U446文献标志码:B系统四个子系统。文章编号:1672-4011(2013)05-0152-03传感器子系统由各种不同类型的传感器构成,将被测的不同形式的物理量转变成便于记录及再处理的电压、电0前
3、言流或光等信号;数据采集与传输子系统负责信号采集、传随着国家经济的迅猛发展,对交通运输能力的要求也输、处理和分析控制;结构安全评价子系统主要负责对桥在不断提高,而不少现役桥梁已老化,再加之不可测自然梁危险状态进行预警、对桥梁状态参数和损伤状况进行识破坏力(如地震、洪水等)与超载,常会使桥梁结构遭受严别、对桥梁综合性能进行评估,给出养护建议,其包括结重破坏甚至突然垮塌,并造成了严重的人员伤亡和经济损构安全预警模块、结构状态与损伤识别模块、结构综合评失。例如,韩国汉城横跨汉江的圣水大桥于1994年10月估模块;数据库管理子系统是各子系统数据的支撑系统,中央断塌50m,死亡32人,事故原
4、因是长期超负荷运营,完成数据的归档、查询、存储、维护和打印输出等工作。下部钢桁架螺栓及杆件疲劳破坏所致;陇海铁路西安段的桥梁健康监测系统应根据桥梁的建设规模、重要性、溺河特大桥在2002年6月被洪水冲垮,使得铁路停运数投资、使用环境及其使用期限内性能退化情况,进行监测[1]等级划分,确定系统监测的内容和功能模块。日,造成严重经济损失。因此,对现役重大桥梁结构进行实时的监测和分析,及时发现结构损伤或性能退化,评1．2系统监测项目估其安全性,预测桥梁结构的剩余使用寿命并提出桥梁维监测项目和监测参数的选取应能反映桥梁结构的工作护加固措施,现已是重中之重的举措。状态,应根据桥梁结构类型、结
5、构特性、力学性能以及具许多现有重大桥梁都建立了健康监测系统,如:美国体需求确定监测项目,桥梁监测内容一般分为作用监测和[3]的GoldenGate桥,日本的明石海峡桥,英国的Foyle桥,结构响应监测。对于梁式桥,作用监测项目有车辆荷载、丹麦的GreatBelt桥,中国内地的江阴大桥、润扬桥、苏通温度、湿度、地震作用(对于无抗震要求的梁式桥可不测地大桥、东海大桥、钱塘江四桥等,中国香港的青马桥、丁震作用);结构响应监测的项目有应力、挠度、桥梁振动、[2]桥墩沉降、伸缩缝变位、桥梁几何线形、支座反力等。其九桥、汲水门桥等。但其中大多为大跨径斜拉桥、悬索桥,梁桥中应用较少,所以,本文提
6、出对梁式桥的健康监中桥梁结构的应变和扰度是确定桥梁安全性的重要指标。测和剩余寿命预测,为后续健康监测在梁桥中的应用提供1．3传感器的选用与布置理论依据。梁桥健康监测和剩余寿命预测流程如图1所示。根据桥梁健康监测系统的监测内容,应选用不同类型的传感器,并安装在适当的监测位置,以满足适用性、可数安全[3]传感器子系统据靠性、耐久性、可维护性和经济性的原则。对于梁式桥,结构安全评价正常养护[3]管所用主要传感器及其布置位置如表1所示。监测理1．4数据采集与传输子系统传监测数据采集系不安全剩余寿命预测输统数据采集系统包括硬件和软件,硬件包括主控制器、系统数据存储器、A/D模数转换部分和数据
7、通讯通信部分;软进行全面评估限制通行或进数据传输系统监测分析行维修加固件一般分为模拟信号采集与处理程序、数字信号采集与处理程序、脉冲信号处理程序、开关信号处理程序、运行参图1桥梁健康监测和剩余寿命预测流程[2]数设置程序、系统管理(主控)程序和通信程序。监测系统所得的数据宝贵,故此对数据传输的稳定性和可靠性都有较高要求。可采用高效率和高稳定性的光纤网络。作者简介:徐凤月(1989-)女,山东曹县人,在读硕士研究生,研究方1．5结构综合状态评价子系统向:防灾减灾工程及防
